&n算吧bsp; FAST基本的流水線由5為可個通(tōng)用功能模塊組成，可支持基本的OpenFlow轉新筆發功能。通(tōng)過對基本流水線擴展，可以實現更加複雜的交換功從子能。 一、基本硬件流水線結構      FA聽商ST基本流水線包含通(tōng)用分組解析（得用GPP）、通(tōng)用關鍵字提取（GKE）、通(t物謝ōng)用匹配引擎（GME）、通(tōng)窗作用轉發動作（GAC）和通(tōng)用輸出引擎（GOE票北）五個模塊，以及一個分組緩沖區（Buffer），如(報人rú)下圖所示。由于Buffer對軟件是呢喝不(bù)可見的，與具體的分組處理功能無關，因此不(bù)是FAS說去T的硬件模塊，也沒有MID編号。     &n用劇bsp;GPP将到達的分組按照到達的先後順序将分組寫入Buffer緩存，同票道時(shí)提取分組的前128字節作為(wèi)分組頭向量（P數哥HV）随分組元數據（M）在模塊間傳遞，模塊GAC以此将在都分組從Buffer讀出，重新與元數據組合，發往GOE模塊。在GPP将分煙問組緩存，隻在流水線中傳遞PHV的優點是簡化流水線的我議設計，避免變長(cháng)報文對流水線處理性能的影響。    &問舞nbsp; M和PHV在Veril相舊og中分别定義為(wèi)256位和1024位的向量，KEY定義為民吧(wèi)296位（IPv6五元組）的向量，因此上遊模塊使用1個時答要(shí)鐘(zhōng)周期即可将M、PHV以及KEY信息傳遞到下遊模塊。 北那 二、流水線的處理流程    （1）GPP模塊
    和物; GPP模塊解析到達分組的L2-L4層協技了議，将解析結果寫入分組元數據中8比特的PS刀男T字段。PST編碼中0XXXXXXX編碼對應IP文個v4相關協議，1XXX XXXX編碼對應IPv6拿輛相關協議。0000 0000表示未識别的協議。    &n師玩bsp; 目前GPP支持的PST編碼類型如(rú)下：     務光 GPP模塊同時(shí)負責把分組送報文緩藍街沖區按照先進先出的方式緩存，同時(shí)生成每個分組的PHV，與分組元數舞用據一起向流水線下遊傳送。    （2）購文GKE模塊
     GKE上就負責根據元數據中德PST值，從PHV中提取查表關鍵字。當分組PST确定時理姐(shí)，關鍵字在PHV中具有确定的位置他要。例如(rú)，對于提取IPv4/TCP/UDP報文的五元文相組，可離線計算得(de)：IPv4源IP地址到以太網幀起始人老的偏移量為(wèi)26（208bit）字節，目的IP偏移量黑音為(wèi)30字節（240bit）。協議域自樹偏移為(wèi)23字節（184bit），T報都CP/UDP源和目的端口号分别為(wèi)34（272bit）和36子話（288bit）字節。顯然，如(rú)果在關鍵字提取時(shí)需要TC個科P的SYN等标志位，可以計算這些标志位的偏移量，直接賦值即可。用Verilo腦美g描述的IPv4五元組關鍵字提取代碼如(rú)下圖所示。 空學      GK人服E支持對IPv4/IPv6的TCP/UDP/ICMP五元組提取（答影ICMP沒有端口号），其中IPv4和IPv跳議6的關鍵字具有不(bù)同的格式。    （能近3）GME模塊
   厭街  GME模塊實現類似TCA謝購M的功能，将包含五元組的key與TCAM中的帶掩碼的五元個雜組規則進行匹配，返回匹配的FlowID，如(rú)果匹配不(場為bù)命中，FlowID為(wèi)全0。GME将返回的fl美嗎owID信息填寫到元數據的FlowID字段中。      哥風;不(bù)同的FPGA平台上，GME的匹配有不(bù)機睡同的實現方法，以及不(bù)同的規則數目和規則寬度等木又。實現方式也可能是使用FPGA片外的TCAM芯片鐘機，或者FPGA片内的TCAM邏輯。     短務; 由于GME輸入的KEY可能有多種謝呢格式，因此GME講KEY與元數據中協議類型（PST）字段合并組成查表關房鐵鍵字，軟件在配置查表規則時(shí)，不(bù)同格式的規對光則前面要帶上不(bù)同的PST編碼。 水問    （4）GAC模塊
    &nb輛海sp;GAC模塊包含Action表，通(tōng)常表花山項的大(dà)小與FlowID的寬度有關。例如(rú)系統支持4K習錯條五元組标識的流，那麼FlowID的寬度為(wèi)12，在GAC中的A房煙ction表也有4K項。每個Action表包兵喝含對分組的轉發操作，包括丢失，轉發到特定輸出端口，或送到特定的軟件U照紅A處理等。GAC根據轉發操作相關更新分組元數據中的字段，信息同時(s花員hí)将分組從Buffer中讀出，與元數據一起發給下知國遊模塊。     體筆; GAC實現對分組元數據中OutPort、Discar金暗d、DMID等域的修改，決定分組的轉發交換短拍行為(wèi)。    （5）GOE模城時塊
    理唱 GOE模塊負責FAST流水線輸出分組的件草處理，主要包含以下2個功能。一是根據配置對FlowID/DMID标也美識流的令牌桶限速，例如(rú)作為(wèi紙北)OpenFlow交換機實現時(shí)，GOE可以控制Pack媽唱et-in分組（DMID為(wèi)OpenFlow通(tōn文明g)道控制器(qì)）的流量，二是對丢棄分組的計數。由于分組在Buffer中是人數順序存儲的，因此即使GAC之前的模塊不(b會麗ù)能随意丢棄分組或者分組元數據。GPP等模塊如(放好rú)果決策要丢棄分組時(shí)，需将分組元數據中火書的Discard位置位，将DMID設置為(wèi)個會GOE的MID，這樣分組就會(huì)旁路微也掉GOE模塊前其他(tā)模塊的處理，直到G站上OE模塊。GOE模塊實現對分組的丢棄，并進行統計計數。    &nb我關sp; 顯然，FAST基本流水線隻實現了最基本的分組處理功能，如科間(rú)何通(tōng)過流水線擴展實現更加複雜的分組慢到處理将在後續文章中介紹。